三元復(fù)合驅(qū)井筒結(jié)蠟特征研究及清防蠟現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

賈圣陽(yáng)（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

1 三元復(fù)合驅(qū)不同階段采出液特征

三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)替介質(zhì)分別為空白水驅(qū)、聚合物驅(qū)、三元驅(qū)和后續(xù)水驅(qū)；采出情況分別為：未見(jiàn)效、見(jiàn)效期、見(jiàn)垢期和垢質(zhì)消失期。

1.1 未見(jiàn)效階段

該階段驅(qū)替介質(zhì)為空白水驅(qū)及聚合物驅(qū)未見(jiàn)效階段，采出情況則為未見(jiàn)效階段。生產(chǎn)特點(diǎn)是隨生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，含水逐漸上升，采出液中的含油量逐漸下降。采出液的特征是：采出物主要是油、水、氣三相混合物，采出物中油的性質(zhì)與正常水、聚驅(qū)無(wú)差別，其它物質(zhì)主要是采出的油層水和溶解氣，只有少數(shù)井會(huì)見(jiàn)到一定量的聚合物。根據(jù)結(jié)蠟的影響因素分析[5]，此階段的結(jié)蠟程度會(huì)逐漸減弱。

1.2 見(jiàn)效期

該階段驅(qū)替介質(zhì)為聚合物驅(qū)、三元驅(qū)，采出情況為見(jiàn)效階段且采出井未結(jié)垢。生產(chǎn)特點(diǎn)是隨生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，含水逐漸下降，采出液中的含油量逐漸上升，通過(guò)取樣與聚合物對(duì)比，采出物中重質(zhì)成分（烷烴中碳原子個(gè)數(shù)16～64的是蠟質(zhì)成分，烷烴中碳原子個(gè)數(shù)大于64的是膠質(zhì)和瀝青質(zhì)）明顯高于正常聚驅(qū)。而且隨見(jiàn)效時(shí)間的延長(zhǎng)，原油重質(zhì)成分逐漸升高。聚驅(qū)與三元復(fù)合驅(qū)見(jiàn)效階段原油成分對(duì)比見(jiàn)圖1。

圖1 聚驅(qū)與三元復(fù)合驅(qū)見(jiàn)效階段原油成分對(duì)比Fig.1 Comparison of crude oil composition between polymer flooding and ASP compound flooding

通過(guò)成分分析，三元復(fù)合驅(qū)見(jiàn)效期，原油中重?zé)N含量高于聚驅(qū)一倍以上，使蠟樣中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重質(zhì)組分增多，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)對(duì)蠟有增黏作用，加速結(jié)蠟；機(jī)械雜質(zhì)為結(jié)蠟提供晶核，會(huì)促使結(jié)晶加快。因而，該階段由于重質(zhì)成分的增加，對(duì)結(jié)蠟有極強(qiáng)的促進(jìn)作用。

1.3 見(jiàn)垢期

見(jiàn)垢期采出物主要是油、水、氣、聚合物、堿、表活劑等組成，雖然采出物油中重質(zhì)成分明顯高于正常聚驅(qū)，但由于存在堿、表活劑作用下的Ca(OH)2、Mg(OH)2及Ca Si O3、Mg Si O3和堿、表活劑，使得這一階段采出物的復(fù)雜性增加。而且這一階段采出井的結(jié)垢情況日益嚴(yán)重，但結(jié)蠟明顯減弱。

為了得到采出物中堿和表活劑對(duì)結(jié)蠟的影響，進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，以原始凝油黏壁量為基準(zhǔn)，不同濃度堿、表活劑凝油黏壁量降幅曲線見(jiàn)圖2。

圖2 不同濃度堿、表活劑單獨(dú)作用時(shí)凝油黏壁量曲線Fig.2 Viscosity curve of condensate oil with different concentrations of alkali and surfactant alone

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨堿和表活劑濃度增加，凝油黏壁量逐漸下降。當(dāng)堿濃度達(dá)到3 600 mg/L后，原油黏壁量下降幅度達(dá)49.29%；表活劑濃度達(dá)到400 mg/L后，原油黏壁量下降幅度達(dá)到80.5%。

選取6種濃度堿和8種濃度表活劑復(fù)配進(jìn)行室內(nèi)凝油黏壁量實(shí)驗(yàn)，不同濃度堿、表活劑復(fù)配后凝油黏壁量降幅曲線見(jiàn)圖3。

基于SOI(Silicon-On-Insulator)的光波導(dǎo)諧振腔器件,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高、靈敏度高等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在濾波器[1-4],激光器[5-6],光調(diào)制器[7-8],光開(kāi)關(guān)[9-11],生物傳感檢測(cè)[12-13]和光學(xué)陀螺[14-15]等多個(gè)領(lǐng)域。目前對(duì)于微環(huán)諧振腔耦合間距的研究大多基于理論層面,且研究方向主要集中在間距與耦合系數(shù)的關(guān)系上[16-19],關(guān)于耦合間距對(duì)微環(huán)諧振譜線影響的報(bào)道較少。在實(shí)際的光波導(dǎo)微環(huán)諧振器中,耦合間距對(duì)諧振系統(tǒng)各個(gè)性能參數(shù)都有著重要的影響,耦合間距的優(yōu)化將有助于器件的性能改善。

圖3 不同濃度堿、表活劑復(fù)配后凝油黏壁量降幅曲線Fig.3 The decline curves of gelling oil viscosity after the combination of different concentrated alkali and surfactant

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出，得表面活性劑濃度達(dá)到55 mg/L后，原油黏壁量下降幅度達(dá)到50%以上。

通過(guò)上述分析，見(jiàn)垢階段油井采出的原油中含有表活劑和堿，而表活劑使蠟和金屬表面的潤(rùn)濕性由親油反轉(zhuǎn)為親水，有效抑制了蠟晶的附著，加之堿對(duì)蠟有溶解作用，因而在這一階段不需要進(jìn)行清蠟。

1.4 垢質(zhì)消失期

三元驅(qū)結(jié)束后，開(kāi)始注入聚合物，當(dāng)聚合物驅(qū)替三元介質(zhì)至采出井筒后，采出液中主要由油、水、氣、聚合物及含量極小的其它成分組成，此時(shí)已處于見(jiàn)效后期，含水將不斷上升，產(chǎn)油量不斷下降。此時(shí)隨含水上升，采出物中重質(zhì)成分明顯下降。由于該階段采出液中的堿、表活劑作用下的Ca(OH)2、Mg(OH)2及CaSi O3、Mg SiO3和堿、表活劑消失，因而結(jié)垢現(xiàn)象也隨之消失，取而代之的是結(jié)蠟現(xiàn)象再次出現(xiàn)。但由于含水上升很快，采出液中含油比例下降，總體的蠟質(zhì)成分和其它的重質(zhì)成分含量也會(huì)隨之下降，結(jié)蠟程度隨之大幅下降[6]。

2 三元復(fù)合驅(qū)各個(gè)階段的熱洗參數(shù)

常用的油井清防蠟工藝有熱洗清蠟法、強(qiáng)磁防蠟法、化學(xué)劑清防蠟法和微生物清防蠟法。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，在三元復(fù)合驅(qū)井中采用熱洗清蠟工藝為主要方式。此方式是通過(guò)熱水在井筒中的循環(huán)或熱傳導(dǎo)，將熱量傳遞給井筒中的流體，提高流體溫度，將沉積在桿管上的蠟熔化后通過(guò)流體排除，達(dá)到清蠟的目的[7-8]。

2.1 未見(jiàn)效階段

根據(jù)未見(jiàn)效階段特征，該階段熱洗參數(shù)完全可以按照《機(jī)采井熱洗溫度圖版》和《機(jī)采井熱洗時(shí)間圖版》進(jìn)行確定。機(jī)采井熱洗時(shí)間控制圖版、機(jī)采井熱洗溫度控制圖版見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 熱洗時(shí)間控制圖版Fig.4 Control chart of hot washing time

圖5 熱洗溫度控制圖版Fig.5 Control chart of thermal washing temperature

抽油機(jī)熱洗周期確定方法采用產(chǎn)液、沉沒(méi)度、電流、上載荷或下載荷的抽油機(jī)“五參數(shù)”法確定；螺桿泵井熱洗周期按扭矩值變化確定。熱洗周期大致在90 d至150 d。熱洗的溫度、壓力與聚驅(qū)熱洗無(wú)差別。

2.2 見(jiàn)效階段

根據(jù)此階段采出特征，可以認(rèn)定該階段是整個(gè)三元復(fù)合驅(qū)全過(guò)程中結(jié)蠟最為嚴(yán)重的階段，因而需要采取加密熱洗制度，抽油機(jī)熱洗周期確定方法仍可采用抽油機(jī)“五參數(shù)”法確定；螺桿泵井熱洗周期也仍然按扭矩值變化確定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的情況統(tǒng)計(jì)，熱洗周期大致在70 d至110 d。熱洗的溫度、壓力與水驅(qū)熱洗無(wú)差別。

2.3 見(jiàn)垢階段

根據(jù)此階段采出特征及對(duì)結(jié)蠟的影響[9]，三元復(fù)合驅(qū)見(jiàn)垢階段，隨采出物表活劑、堿濃度的增加，原油的結(jié)蠟?zāi)芰γ黠@減弱，當(dāng)凝油黏壁量下降到70%以上時(shí)，可采取不熱洗手段。

根據(jù)采出物表活劑、堿的濃度，判斷油井是否處于見(jiàn)垢階段尤為重要[10]。結(jié)合實(shí)際情況，制定了不同采堿和采表濃度條件下的熱洗工作制度，分為熱洗區(qū)、觀察區(qū)、見(jiàn)垢區(qū)。不同濃度堿、表活劑復(fù)配后凝油黏壁量降幅統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 不同濃度堿、表活劑復(fù)配后凝油黏壁量降幅統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistical of viscosity reduction of condensate after mixing alkali and surfactant with different concentrations %

2.4 垢質(zhì)消失期

由于含水上升很快，采出液中含油比例下降，總體的蠟質(zhì)成分和其它的重質(zhì)成分含量也會(huì)隨之下降，結(jié)蠟程度隨之大幅下降。因而該階段采用長(zhǎng)周期熱洗。

2.5 全周期熱洗參數(shù)

根據(jù)上述分析，確定三元復(fù)合驅(qū)各階段熱洗制度，三元復(fù)合驅(qū)各階段熱洗制度及參數(shù)匯總見(jiàn)表2。

表2 三元復(fù)合驅(qū)各階段熱洗制度及參數(shù)匯總Tab.2 Summary of hot washing system and parameters in each stage of ASP flooding

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

3.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井情況

選擇三元結(jié)垢高峰期3口采出井開(kāi)展試驗(yàn)，平均熱洗周期由95 d延長(zhǎng)至416 d，作業(yè)起出桿管泵均結(jié)垢、未結(jié)蠟。見(jiàn)垢期免熱洗試驗(yàn)井情況匯總見(jiàn)表3。

表3 見(jiàn)垢期免熱洗試驗(yàn)井情況匯總Tab.3 Summary of non-thermal washing test wells in scale period

3.2 應(yīng)用效果

平均每次熱洗，中轉(zhuǎn)站熱洗泵電動(dòng)機(jī)耗電為202.5 k Wh，加熱爐耗氣348.8 m3，同時(shí)部分熱洗液倒灌油層，含水恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，平均影響產(chǎn)油約2.48 t，目前累計(jì)實(shí)施三元復(fù)合驅(qū)熱洗制度油井1 189口井，其中有649口井實(shí)施免熱洗，共減少熱洗1 950井次，節(jié)電39.49×104kWh，節(jié)氣68.01×104m3，少影響產(chǎn)油4 829 t，且未出現(xiàn)因結(jié)蠟造成卡蠟的油井。

4 結(jié)論

1）決定熱洗周期的主要因素是采出液的含水與重質(zhì)成分含量，由于三元復(fù)合驅(qū)不同采出階段采出液含水、重質(zhì)成分含量是變化的，因而熱洗周期隨之變化，其中見(jiàn)效期重質(zhì)成分含量最高，是聚合物驅(qū)的2倍以上，且該階段含水較低，熱洗周期在70～110 d，垢質(zhì)消失期處于后續(xù)水驅(qū)階段，含水高、重質(zhì)成分含量低，使該階段熱洗周期最長(zhǎng)，為110～180 d。

2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨堿和表活劑濃度增加，凝油黏壁量逐漸下降。當(dāng)堿濃度達(dá)到3 600 mg/L后，原油黏壁量下降幅度達(dá)49.29%；表活劑濃度達(dá)到400 mg/L后，原油黏壁量下降幅度達(dá)到80.5%。由于見(jiàn)垢階段油井采出的原油中含有表活劑和堿，而表活劑使蠟表面潤(rùn)濕性由親油反轉(zhuǎn)為親水、金屬表面的潤(rùn)濕性也由親油反轉(zhuǎn)為親水，有效抑制了蠟晶的附著，加之堿對(duì)蠟有溶解作用，因而在該階段可實(shí)現(xiàn)免清蠟。

3）三元復(fù)合驅(qū)全周期熱洗參數(shù)選擇方法，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中見(jiàn)到良好節(jié)能的效果，為今后三元復(fù)合驅(qū)熱洗參數(shù)確定提供有力的借鑒作用。